《聲學風洞傳聲器陣列測試的射流剪下層修正技術研究》是依託中國空氣動力研究與發展中心，由張軍擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：聲學風洞傳聲器陣列測試的射流剪下層修正技術研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張軍
- 依託單位：中國空氣動力研究與發展中心
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
目前我國正在研製大型民用客機，準確測量機體噪聲源分布，開展相應的噪聲評估和降噪研究，使我國大型民用客機噪聲水平滿足最新的國際民航組織標準，對我國大型民用客機躋身國際市場具有非常重要的意義。在聲學風洞開口試驗段內，利用傳聲器陣列測量飛機氣動噪聲源會遇到射流剪下層干擾的問題，即當聲波透過剪下層後其相位和幅值將發生改變，使得陣列測量值和真實值發生偏差，從而不利於噪聲源的準確定位和噪聲級的準確評估，因此亟需發展相關技術對傳聲器陣列測量進行修正。本項目涉及的物理過程和理論問題主要包括：噪聲信號與射流剪下層界面的相互作用，聲波在含湍流的剪下層內部的傳播，以及傳聲器陣列對聲信號的處理等。本項目旨在建立射流剪下層內外氣動噪聲傳播的理論模型和計算模型，探討瞬態流場變化與傳聲器陣列接收點處聲場模式改變的關係，為實現聲學風洞內傳聲器陣列準確測量噪聲源奠定堅實的理論基礎和技術基礎。
結題摘要
在聲學風洞開口試驗段內，核心射流與周圍靜止空氣之間會形成剪下層，利用射流外傳聲器陣列測量射流內氣動噪聲源時會遇到剪下層干擾的問題。本項目旨在通過理論研究、數值模擬和實驗研究的方法，建立恰當的剪下層修正方法，解決噪聲源測量“測不準”的難題。 本項目建立了風洞自由射流剪下層流場的理論預測模型，通過數值計算和實驗研究獲得了剪下層速度剖面、厚度、湍流強度及湍流頻譜特性等參數隨風速的變化規律。提出了可用於空間彎曲剪下層修正的簡化射線法，推導了更適合矩形噴口風洞的三維剪下層修正方法，改進了聲波穿過剪下層傳播計算的射線追蹤法，建立了射線追蹤法的快速計算方法，對比分析了四種剪下層修正方法：平均馬赫數法、簡化射線法、Amiet方法和射線追蹤法，結果表明：馬赫數≤0.3，測量角40°~140°範圍內，在二維條件下, 不同方法在聲波相位修正上差別不明顯；三維修正方法和Amiet方法在聲壓幅值修正上差值可達0.8dB，在相位修正上相對誤差可達5%。針對內流式聲源、側壁安裝式聲源、翼型後緣噪聲開展了傳聲器陣列測試，實驗驗證了剪下層修正算法的正確性。建立了基於統計學原理和DNS計算方法的剪下層湍流和單個旋渦聲散射計算模型，進行了數值計算，研究發現：散射聲壓在正對聲源和旋渦中心的方向上幅值最小，在離開聲源旋渦中心連線一定角度後達到局部最大值。實驗研究表明：聲波的頻譜變寬效應隨著風速、頻率和剪下層厚度增加而變得更加明顯。在某型高速列車氣動噪聲型號試驗中，開展了剪下層修正方法的工業套用研究，結果表明本項目研究提出的剪下層修正方法可以有效提高噪聲源成像的質量，抑制聲源位置的漂移。 本項目研究建立了聲學風洞傳聲器陣列測試的射流剪下層修正技術，為大型飛機、高速列車等的氣動噪聲源的準確測量和評估奠定了堅實的理論和技術基礎。
